算法刷题笔记【链表】203.移除链表元素 707.设计链表 206.反转链表


203.移除链表元素

题意:删除链表中等于给定值 val 的所有节点。

示例 1:
输入:head = [1,2,6,3,4,5,6], val = 6
输出:[1,2,3,4,5]

示例 2:
输入:head = [], val = 1
输出:[]

示例 3:
输入:head = [7,7,7,7], val = 7
输出:[]

指针细节理解

概念上可以理解为:precurListNode类型的指针,写法上最好让星号跟着变量名,防止连续声明定义出错

// 2.添加pre指针记录前一个结点辅助删除 
struct ListNode* cur = dummyHead;
--------------------------------- 
// 2.添加pre指针记录前一个结点辅助删除
struct ListNode *pre = dummyHead, *cur = dummyHead->next;

指针后移为什么要放在else里?因为在if里进行删除的时候,cur已经后移了

else {
    cur = cur->next; 
}

链表判断条件和指针移动的关系

line 7 用到了cur->next,则while循环条件一定要对其进行判断;

line 4 用到了cur->next->next,为什么可以不判断,因为cur->next->nextnullptr时只在末尾发生一次,且符合条件

while (cur->next != nullptr) {
    if (val == cur->next->val) {
        ListNode* tmp = cur->next;
        cur->next = cur->next->next;
        delete tmp;
    } else {
        cur = cur->next;
    }
}

直接在原链表上进行删除

注意:

1.区分头结点和非头结点元素的删除操作

2.遍历条件要同时判断当前结点和下一个结点cur != nullptr && cur->next != nullptr

class Solution {
public:
    ListNode* removeElements(ListNode* head, int val) {

        while (head != nullptr && head->val == val) {
            ListNode *tmp = head;
            head = head->next;
            delete tmp;
        }

        ListNode *cur = head;

        while (cur != nullptr && cur->next != nullptr) {
            if (cur->next->val == val) {
                ListNode *tmp = cur->next;
                cur->next = cur->next->next;
                delete tmp;
            } else {
                cur = cur->next;
            }
        }

        return head;

    }
};

设置虚拟头结点进行删除

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* removeElements(ListNode* head, int val) {

        // 1.添加一个辅助虚拟头结点 dummyHead
        ListNode *dummyHead = new ListNode(0, head);

        // 2.添加pre指针记录前一个结点辅助删除
        ListNode *cur = dummyHead;

        // 3.遍历单链表,找到目标结点删除,释放内存
        while (cur->next) {
            if (val == cur->next->val) {
                ListNode *tmp = cur->next;
                cur->next = cur->next->next;
                delete tmp;
            } else {
                cur = cur->next;
            }
        }

        // 4.正确返回头结点
        head = dummyHead->next;
        delete dummyHead;
        return head;

    }
};

707.设计链表

题意:

在链表类中实现这些功能:

  • get(index):获取链表中第 index 个节点的值。如果索引无效,则返回-1。
  • addAtHead(val):在链表的第一个元素之前添加一个值为 val 的节点。插入后,新节点将成为链表的第一个节点。
  • addAtTail(val):将值为 val 的节点追加到链表的最后一个元素。
  • addAtIndex(index,val):在链表中的第 index 个节点之前添加值为 val 的节点。如果 index 等于链表的长度,则该节点将附加到链表的末尾。如果 index 大于链表长度,则不会插入节点。如果index小于0,则在头部插入节点。
  • deleteAtIndex(index):如果索引 index 有效,则删除链表中的第 index 个节点。

设置虚拟头结点

这道题目设计链表的五个接口:

  • 获取链表第index个节点的数值
  • 在链表的最前面插入一个节点
  • 在链表的最后面插入一个节点
  • 在链表第index个节点前面插入一个节点
  • 删除链表的第index个节点
// typedef struct ListNode {
//     int val;
//     ListNode *next;
//     ListNode(): val(0), next(nullptr) {}
//     ListNode(int x): val(x), next(nullptr) {}
//     ListNode(int x, ListNode *next): val(x), next(next) {}
// } ListNode;

class MyLinkedList {
private:
    int _size;
    ListNode *_dummyHead;
    
public:
    MyLinkedList() {
        this->_dummyHead = new ListNode(0);
        this->_size = 0;
    }
    
    int get(int index) {
        if (index < 0 || index >= _size) {
            return -1;
        }
        ListNode *cur = _dummyHead->next;
        while (index--) {
            cur = cur->next;
        }
        return cur->val;
    }
    
    void addAtHead(int val) {
        ListNode *newNode = new ListNode(val);
        newNode->next = _dummyHead->next;
        _dummyHead->next = newNode;
        _size++;
    }
    
    void addAtTail(int val) {
        ListNode *cur = _dummyHead->next;
        while (cur->next) {
            cur = cur->next;
        }
        ListNode *newNode = new ListNode(val);
        cur->next = newNode;
        _size++;
    }
    
    void addAtIndex(int index, int val) {
        if (index < 0 || index >= _size) {
            return ;
        }
        ListNode *newNode = new ListNode(val);
        ListNode *cur = _dummyHead;
        while (index--) {
            cur = cur->next;
        }
        newNode->next = cur->next;
        cur->next = newNode;
        _size++;
    }
    
    void deleteAtIndex(int index) {
        if (index < 0 || index >= _size) {
            return ;
        }
        ListNode *cur = _dummyHead;
        while (index--) {
            cur = cur->next;
        }
        ListNode *tmp = cur->next;
        cur->next = cur->next->next;
        delete tmp;
        _size--;
    }
};

/**
 * Your MyLinkedList object will be instantiated and called as such:
 * MyLinkedList* obj = new MyLinkedList();
 * int param_1 = obj->get(index);
 * obj->addAtHead(val);
 * obj->addAtTail(val);
 * obj->addAtIndex(index,val);
 * obj->deleteAtIndex(index);
 */

206.反转链表

给你单链表的头节点 head ,请你反转链表,并返回反转后的链表。

示例 1:输入:head = [1,2,3,4,5] 输出:[5,4,3,2,1]

双指针法

首先定义一个cur指针,指向头结点,再定义一个pre指针,初始化为null。

然后就要开始反转了,首先要把 cur->next 节点用tmp指针保存一下,也就是保存一下这个节点。

为什么要保存一下这个节点呢,因为接下来要改变 cur->next 的指向了,将cur->next 指向pre ,此时已经反转了第一个节点了。

接下来,就是循环走如下代码逻辑了,继续移动pre和cur指针。

最后,cur 指针已经指向了null,循环结束,链表也反转完毕了。 此时我们return pre指针就可以了,pre指针就指向了新的头结点。

class Solution {
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        ListNode *tmp; // 保存cur的下一个结点
        ListNode *pre = nullptr;
        ListNode *cur = head;
        while (cur) {
            tmp = cur->next; // 保存cur的下个结点防止丢链
            cur->next = pre; // 核心操作!
            pre = cur;      // 指针后移
            cur = tmp;
        }
        return pre;
    }
};

递归法

递归法相对抽象一些,但是其实和双指针法是一样的逻辑,同样是当cur为空的时候循环结束,不断将cur指向pre的过程。

双指针法中初始化 cur = head,pre = NULL,在递归法中可以从如下代码看出初始化的逻辑也是一样的。

class Solution {
public:
    ListNode* reverse(ListNode *pre, ListNode *cur) {
        if (!cur)   return pre;
        ListNode *tmp = cur->next;
        cur->next = pre;
        // 可以和双指针法的代码进行对比,如下递归的写法,其实就是做了这两步
        // pre = cur;
        // cur = temp;
        return reverse(cur, tmp);
    }

    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        // 和双指针法初始化是一样的逻辑
        // ListNode* cur = head;
        // ListNode* pre = NULL;
        return reverse(nullptr, head);
    }
};
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